無鉛銅鉍滑動軸承材料力學(xué)性能及摩擦磨損特性研究.pdf

1、鉛是一種有毒有害元素，隨著環(huán)?；陌l(fā)展趨勢，產(chǎn)品無鉛化勢在必行。本文主要以無毒低熔點金元素鉍作為軟質(zhì)相、石墨作為輔助固體潤滑劑，利用石墨的減摩特性與鉍的抗粘著特性的協(xié)同作用取代銅鉛軸承材料中的鉛，實現(xiàn)銅基軸承材料無鉛化。采用常規(guī)的粉末冶金方法制備了無鉛銅鉍、銅鉍石墨滑動軸承材料，并開展了相關(guān)力學(xué)性能及不同工況條件下的摩擦學(xué)特性研究，利用掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、表面形貌輪廓儀等微觀分析手段對材料的顯微組織結(jié)構(gòu)、斷口與磨痕表面形貌、表面

2、輪廓以及磨痕表面的化學(xué)組分進行了系統(tǒng)的分析，探討了無鉛銅鉍軸承材料的摩擦磨損機理。
　　研究表明，鉍含量對無鉛銅鉍軸承材料力學(xué)性能有較大的影響。由于鉍為脆性相，且呈薄片網(wǎng)帶狀分布于銅合金基體晶界處，割裂了銅合金基體的連續(xù)性，使得含Bi銅基軸承材料硬度、壓潰強度和沖擊韌性隨Bi含量的增加而明顯減小，含Bi銅基軸承材料斷口以脆性沿晶斷裂為主。當Bi含量大于4wt%后，銅合金基體晶界處富Bi相的薄片網(wǎng)帶狀分布已較完整，Bi含量的進一步增

3、大，其對銅合金基體的割裂作用不再明顯增加，所以材料力學(xué)性能的降低趨勢減緩。
　　由于摩擦熱的作用，摩擦磨損過程中銅鉍軸承材料中的低熔點組元鉍會在摩擦副表面直接接觸區(qū)域熔融、析出，降低接觸區(qū)域的剪切強度，穩(wěn)定摩擦副的運行，含鉍銅基軸承材料體現(xiàn)出較好的減摩、抗粘著特性。但是鉍的含量對銅基軸承材料的摩擦學(xué)性能影響較大，適宜鉍含量的銅鉍軸承材料有利于提高其減摩、耐磨、抗粘著性能；添加適宜含量石墨可以進一步改善無鉛銅鉍軸承材料的減摩、抗粘著